指向式旋转导向钻井系统旋转轴力学模型

在对指向式旋转导向钻井系统旋转轴结构和支承进行简化的基础上,建立了力学模型,给出了旋转轴在静态偏置状态下的转角方程、挠曲线方程、支撑反力及弯矩方程,对偏置力F作用点的位置进行了优化,为指向式旋转导向系统的工程设计和结构优化提供了理论计算依据。     

国内外旋转导向钻井系统导向原理

旋转导向钻井技术是目前世界上最具代表性和先进性的钻井技术,该技术的核心是旋转自动导向系统。总结了国内外旋转导向钻井系统的发展概况,对各系统的导向机构工作原理进行了对比分析,并就旋转导向钻井系统未来的发展和完善提出了看法。     

旋转导向系统及其控制方法研究进展

旋转导向系统是定向钻井技术中一颗璀璨的明珠,是实现油气资源低成本、高效开发的重要技术手段。首先阐述了旋转导向系统的基本结构,根据不同的导向方式和偏置效果可分为静态推靠式、动态推靠式、静态指向式、动态指向式、混合式五大类,并逐一分析其定向原理;其次根据国内外旋转导向系统技术研究及应用情况,系统分析了推靠式、指向式、混合式的发展现状,归纳分析了不同技术的优缺点;同时从现代控制、智能控制、复合控制3个方向梳理总结了旋转导向控制系统控制策略的基本情况进展;最后,讨论了我国未来旋转导向技术的发展方向和控制系统设计所面临的难点问题以及解决思路。指出：(1)我国应该完善现有的推靠式和指向式系统,提升系统造斜率、稳定性、自动化和智能化程度,开展导向技术、双向通信、井下闭环控制等配套技术的研究,进一步提升系统的工业化应用能力。(2)开展混合式旋转导向系统地面监控、双向通讯、随钻测量和井底钻具组合四大子系统的理论研究。(3)针对钻井环境多样化、控制能力精细化和控制需求智能化等诸多挑战,提出今后控制技术研究应重点关注3个方向：多种控制方法的综合应用、对复杂环境和未知挑战的自适应容错能力、基于智能技术的决策/...     

国产旋转导向及随钻测井系统在渤海某油田的应用

旋转导向和随钻测井系统可在精确、高效控制井眼轨迹和快速识别地层性质的同时大幅度提高作业效率,降低作业成本。尤其在海上油气开发过程中具有较好的提效效果,但是长期以来该领域均被国外石油公司垄断且租赁价格高昂。中海油国产化研制的Welleader旋转导向系统、Drilog随钻测井系统经过多次试验达到了入井应用要求,在渤海某平台调整井钻井作业中进行了应用,结果表明该套系统旋转导向系统轨迹控制满足定向井轨迹要求、测斜数据准确、测井质量符合标准要求,能够实现钻井过程中的轨迹控制和测井要求。     

渤海浅部疏松地层旋转导向轨迹控制关键技术

旋转导向工具在渤海油田应用较为广泛,但长期以来由于旋转导向工具在渤海浅部地层的造斜率不稳定,不能完全满足轨迹控制要求,因此一般是上部采用螺杆马达钻具,中途起钻更换旋转导向钻具。但螺杆马达钻具一方面滑动定向时效较低,另一方面起钻更换为旋转导向钻具需耗时12～15 h。若能直接采用旋转导向工具,取消中间的起钻换钻具步骤,作业效率将大幅度提高。通过定向井轨迹优化、旋转导向工具对比优选、钻井液性能优化等技术措施,成功地在渤海浅部疏松地层实现了旋转导向控制轨迹技术,大幅提高了作业效率。     

旋转导向在页岩气井的应用

伴随着我国的页岩气水平井,丛式井,复杂3D井的增加,传统滑动造斜工具由于钻进时钻柱不转动导致井眼不光滑,扭矩摩阻大等原因引起的井下事故率也越来越高。以静态推靠式旋转导向为例,介绍旋转导向工作原理,对比传统造斜工具,列出旋转导向工具旋转钻进,精准控制轨迹,井眼光滑等优点。并通过实例分析,验证了旋转导向钻井工具在页岩气钻进过程中实时上传地质数据,根据地质情况实时调整轨迹,准确进入靶区。钻进过程中井眼轨道连续光滑、控制狗腿度小于6.1°/30m,在造斜段、水平段摩阻小于140 k N,扭矩小于12 k N·m,钻压传递效率高,加快了机械钻速,提高了钻井质量。     

Power Drive Xceed指向式旋转导向系统在渤海某油田的应用

通过对PowerDriveXceed指向式旋转导向钻具外部结构、内部组成以及工作原理的简要说明,对该钻具和泥浆马达钻具在安全性、时效性2方面进行了对比。最后通过PowerDriveXceed指向式旋转导向钻具在渤海某油田的应用,进行了其与泥浆马达钻具在轨迹控制、机械钻速以及近钻头连续井斜方位的对比分析,给出了渤海在水平井常用的泥浆马达钻具和PowerDriveXceed指向式旋转导向钻具的使用模式,为其它地区使用该工具提供了参考经验。     

旋转地震学的研究进展

系统调研了地震波旋转运动的理论研究、仪器研制、实际观测和应用,总结了地震波旋转运动的研究成果.首先介绍了旋转分量的定义及间接地通过平动分量求取旋转分量的方法,以及从不同应用角度对旋转分量展开的研究;其次介绍了旋转地震仪的分类及其原理,对比了不同类型旋转地震仪的优缺点及其目前可以达到的技术参数指标;最后讨论了旋转分量观测及其在天然地震以及勘探地震中的应用,包括建筑工程领域的尝试.调研发现国内外旋转运动的研究差距较大,国内仍处于探索阶段.其中,不同震源与介质类型所产生的各种地震波在旋转分量上的特征差异一直是领域关注的焦点;如何制造高精度、高灵敏度、宽频带的旋转地震仪是国外同行攻关的热点;如何在地震学及相关工程中应用旋转分量,联合平动分量反演地下介质精细结构和震源性质的新特性参数是旋转运动学发展的重点.      

特殊保径结构PDC钻头在渤海油田应用

随着石油勘探开发技术的不断进步,旋转导向钻井系统在现代钻井中的应用越来越多。但当面临更加复杂及曲率更高的井身结构时,单依靠Xceed指向式旋转导向工具不能完全满足钻井作业的要求。针对这一情况,提出一种特殊保径结构的PDC钻头,其特殊在于上部1 in标准保径,下部3 in保径为0.6°倒角保径。经过计算机模拟分析,这种PDC钻头相较于常规PDC钻头不但可以提高钻具组合的造斜能力还能提高钻具工作稳定性。在渤海油田现场使用表明,这种特殊保径结构的PDC钻头具有更强的造斜能力,保证旋转导向工具和其它井下工具稳定性,减缓井下仪器由于井下震动导致的失效。     

国外钻井工具与仪器新进展及国内发展建议

页岩气、致密油气、深井超深井油气和深水油气的勘探开发对钻井工具与仪器提出了更高要求。本文介绍了国外钻井工具与仪器的新进展,钻井工具包括高效破岩钻头（Aegis铠装合金钻头、Crush＆Shear?混合式钻头、智能自适应钻头、StrataBlade*凹面金刚石元件钻头和HyperBlade*双曲面金刚石元件钻头）、辅助破岩工具（Navi-Drill DuraMax井下马达、NitroForce?高性能螺杆和耐温300 ℃螺杆钻具）和循环短节（iCWD智能循环短节、iDisc智能循环和丢手工具、MOCS G2循环短节和JetStream?RFID循环短节）,而钻井仪器包括旋转导向工具（Lucida高端旋转导向系统、RST旋转导向系统、VectorEDGE旋转导向系统、HALO高性能旋转导向系统和NeoSteer@bit导向系统）和随钻测量仪器（TruLink*高分辨率动态MWD、IriSphere*随钻前视LWD、HEX200℃高温LWD和Quest^TM随钻陀螺测斜仪）。在此基础上,对国内钻井工具与仪器的未来发展提出了建议。最后指出我国应尽快完成核心钻井工具与仪器的国产化,继续加大低成本替代技术的研究力度,以实现经济有效开发。     

旋转加速度计重力梯度仪重力梯度信号仿真

在介绍旋转加速度计重力梯度仪仿真系统构成的基础上,依据旋转加速度计重力梯度仪测量原理,给出重力梯度信号仿真方法。信号仿真流程为:由计算机产生加速度计数字输出,经数模转换、模拟信号运算、放大、模数转换和数字解调,得到重力梯度数值。采用这种重力梯度信号仿真方法,可以详细研究旋转加速度计重力梯度仪的信号特征、参数调整、误差补偿以及信号处理方法,为重力梯度仪系统设计研发提供方法指导。     

应用地球旋转力学方法评价金属矿、油气田的远景(英文)

文章叙述地质构造的新旋转概念,它可以解释地质构造激活的实质。每一次地质构造激活产生某些断裂系统,沿着这些断裂,地壳块体会发生一定的位移,并伴有一些地质现象产生。每一断裂系统的形成产生该系统特定的金属成矿条件,此规律性可用于金属矿预测。沉积盆地前景研究表明,沉积盖层中含碳氢化合物的局部构造仅与基底某些特定断裂系统的激活相关,用综合地球物理方法可揭示这种相关性的具体形式,并进行盆地前景评价。     

流速仪主要结构性能对测流精度的影响分析

介绍流速仪结构性能,主要是转子特性、旋转支承结构设计要求与旋转轴动态密封装置原理,对确保流速仪测量精度方面进行阐释,并通过国内外旋桨式流速仪的比测进行验证,还简要介绍了旋杯流速仪的旋转支承结构与发信部件特点,为仪器研发与使用者更了解流速仪的结构和确保测验精度方面提供参考。     

柴北缘早新生代旋转变形特征及其构造意义

青藏高原东北部作为高原北东向扩展的前缘地带,新生代以来变形十分强烈,是研究青藏高原隆升变形过程和生长模式的关键地区之一。然而高原东北部何时卷入印度-欧亚大陆碰撞挤压变形系统以及高原扩展的运动学、动力学过程和机制等仍存在很大争议。大陆碰撞及持续挤压过程往往会伴随块体及其内部的旋转变形,而古地磁磁偏角可以定量恢复块体绕垂直轴发生的旋转变形,在研究块体旋转变形方面具有其独特优势。高原东北部,尤其是柴达木盆地,缺乏早新生代的细致旋转变形研究,制约了我们对高原东北部地区早新生代的旋转变形特征及其对印度-欧亚大陆碰撞远程响应的理解。柴北缘地区出露有近乎连续完整的早新生代路乐河组-下干柴沟组地层,为研究青藏高原东北部早新生代旋转变形提供了理想场所。本文对柴北缘逆冲带北中部的驼南和高泉两剖面早新生代路乐河组和下干柴沟组地层开展精细古地磁旋转变形研究:包括在驼南剖面布设4个时间节点、24个采点260个古地磁岩心样品,高泉剖面布设2个时间节点、14个采点150个古地磁岩心样品。通过系统岩石磁学和热退磁实验分析,揭示两剖面早新生代样品的载磁矿物主要是赤铁矿,并含有少量磁铁矿;所获得31个有效采点的高温特征剩磁方向通过褶皱检验和倒转检验,指示可能是岩石沉积时期记录的原生剩磁方向。结合柴北缘中部红柳沟剖面已有古地磁数据,三剖面古地磁结果一致表明柴北缘地区在45~35 Ma期间发生了显著(约20°)逆时针旋转变形。结合东部陇中盆地同时期古地磁旋转变形记录,发现二者具有反向的共轭旋转变形关系。综合青藏高原东部早新生代(52~46 Ma)旋转变形和渐新世以来走滑断裂活动等证据,我们认为:(1)高原东北部的共轭旋转变形是该地区对印度-欧亚碰撞的远程响应,其时间不晚于中始新世(约45 Ma);(2)早新生代自喜马拉雅东构造结至高原东北部,其两侧系统的共轭旋转变形很可能是该时期喜马拉雅东构造结北北东向压入欧亚大陆引起的右旋和左旋剪切作用导致,且剪切应力及相关的地壳缩短和旋转变形等呈现自东构造结地区沿北北东向逐步向高原东北部传递的特征;(3)古新世—始新世时期高原构造变形可能主要通过南北向挤压-地壳增厚模式、渐新世以来主要以沿主要断裂带的侧向挤出模式来调整。     

泸州深层页岩气水平段钻井提速关键技术

四川盆地泸州区块深层页岩气储层具有地层温度和压力高的特点,致使旋转导向仪器故障率高,四开平均钻井周期长;同时受井眼轨道“低造斜点+高造斜率”设计和长水平段轨迹频繁调整的影响,起下钻和下套管摩阻大。针对上述难题,通过现场试验,形成了降钻井液密度控压钻井、地面降温系统、旋转下套管等关键技术。现场应用表明：钻井液密度从2.20 g/cm³降至1.82 g/cm³,旋转导向仪器故障率从50%下降至30%;四开井段平均机械钻速从8 m/h提高到11.44 m/h,提高了43%;平均钻井周期从55.2 d降低到27.1 d,降幅51%;钻井提速提效显著。本文试验形成的关键技术对泸州深层页岩气水平井钻井工程提速提效具有良好的推广和借鉴意义。     

多级旋转黄土滑坡基本类型及特征分析

多级旋转黄土滑坡因其分布密集、继发性强、滑体结构难以区分而成为我国黄土高原最为复杂的滑坡灾害类型。本文在引入多级旋转滑坡的定义的基础上,通过野外详细调查和工程勘察等手段,研究我国黄土高原地区典型的多级旋转黄土滑坡的基本类型、特征和成因。提出了金台型多级旋转黄土滑坡和黑方台型多级旋转黄土滑坡2种滑坡模式和滑坡结构特征,其中,金台型多级旋转黄土滑坡主要包括超深层的旋转-平移型滑坡和深层旋转滑坡2种类型,滑体由近水平层状厚层黄土、高阶地砾石层和上新世的红色砂质硬黏土层组成,多属于大型滑坡; 黑方台型多级旋转黄土滑坡主要包括中浅层旋转黄土层内滑坡和顺层多级旋转黄土-泥岩滑坡2种类型。同时分析这类滑坡主要诱发因素:新构造运动、河流的侧蚀、地层结构、灌溉以及季节性冻融作用,其中地下水的作用是目前最主要诱发因素。本文分析为该类滑坡成因机理进一步研究奠定基础。     

差分法计算地震动旋转分量

旋转地震学是一门研究由地震、爆破以及工程振动等引起的地球介质运动的新兴学科.旋转运动的研究由来已久,但是由于缺少高精度的旋转分量地震仪,所以旋转运动的研究大多仅限于理论方面.差分法作为利用平动分量获取旋转分量的一种计算方法,在理论研究方面较为成熟,但是缺乏实际数据的验证.通过在对旋转运动研究现状充分调研的基础上,利用模...     

地球节律的成因

地球节律主要受地球内部能量间歇性的释放所控制。旋转系统有不同于非旋转系统的位能，热能和旋转能的相互转换方式。在重力分异和热对流过程中，地核不仅有巨量热能，而且有巨量的旋转能和放射性蜕变能。     

多级旋转黄土滑坡形成机理及失稳模式

我国黄土高原面积广阔,地质灾害频繁发生。多级旋转黄土滑坡因其特征和成因复杂成为一种特殊的灾害类型。在野外详细调查、工程勘察的基础上,分析宝鸡渭北台塬边和永靖黑方台塬边多级旋转滑坡基本特征,认为渭北台塬大型黄土-红层多级旋转滑坡主要受新构造运动、河流的侧蚀、地层岩性等因素控制形成,黑方台的浅层旋转黄土层内滑坡和黄土-泥岩多级旋转滑坡则是长期黄土塬大面积漫灌的结果。同时首次建立了多级旋转黄土滑坡的3种形成演化模式：扩展式旋转滑坡、渐灭式旋转滑坡和复合式旋转滑坡,并进行滑坡实例分析,提出多级旋转滑坡局部蠕动挤压、滑坡加速剧滑失稳、滑坡调整稳定、后缘新滑坡孕育变形和滑后稳定调整5个变形阶段,为这类滑坡的稳定性评价奠定了基础。     

偏心环组对指向式导向系统性能的影响研究

指向式旋转导向系统在水平井和定向钻进中广泛应用,它代表了世界钻井技术的最高水平。首先假设偏心环组个数n=2时可以有效增大钻头的偏移范围,然后通过建立旋转心轴的力学模型,分别推导出n=1和n=2时旋转心轴的转角方程和挠曲线方程进行比较,最后得出当n=2时靠近钻头处的转角θ2要大于n=1时钻头处的转角θ1的结论,即安置2个偏心环组可以达到增大钻头偏移范围,减小井眼轨迹曲率半径,优化系统导向性能的目的。最后,对偏心环组B在L3=0的情况下的力学模型进行了优化。